Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-03-10T10:38:34Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1842131 bytes, checksum: aecfa2b75a277b46883d67d73756078a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-10T10:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1842131 bytes, checksum: aecfa2b75a277b46883d67d73756078a (MD5) Previous issue date: 2015-07-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Objetivou-se neste trabalho apresentar o projeto e teste da automatização de um gaseificador de biomassa de leito fixo do tipo concorrente. Para entendimento do problema foi apresentado o estado das fontes energéticas no mundo, apontando a utilização da biomassa, como energia renovável, uma possível solução para os problemas ambientais de escassez de fontes energéticas não renováveis. Observa- se que a gaseificação é um processo viável para transformação de biomassa em energia, sendo que a gaseificação carece de métodos confiáveis e automáticos de operação. Para solução do problema, propôs-se a implementação de um controlador automático. Foram realizados seis experimentos, dos quais os três primeiros foram utilizados para a identificação e modelagem do sistema dinâmico. A partir da modelagem estimou-se os parâmetros do controlador automático do tipo PID, o qual foi implementado com a ajuda de um Arduino UNO. Nos três testes seguintes o, controlador foi testado no sistema dinâmico. A pesquisa demonstrou a eficácia do controlador e do modelo aproximado do gaseificador de biomassa, com um gás de boa qualidade e com PCI passível de ser aplicado em diversas atividades agrícolas. / The aim of this work present the project and test automation of a gasifier fixed bed biomass competitor type. For understanding of the problem was presented the state of energy sources in the world, pointing to the use of biomass as renewable energy, a possible solution to the environmental problems of scarcity of non-renewable energy sources. Observe what, gasification is a viable project for the transformation of biomass into energy, and gasification lacks reliable and automated methods of operation. To solve the problem, proposed the implementation of an automatic controller. Six experiments, of which the first three were used for the identification and modeling of the dynamic system were performed. From modeling was estimated parameters of the automatic PID controller which is implemented with the help of an Arduino UNO. In the three following tests the driver has been tested in dynamic system. The study demonstrated the effectiveness of the controller and the approximate model of the biomass gasifier with a good quality gas and PCI that can be applied to various agricultural activities.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-07-12T10:19:07Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 20515091 bytes, checksum: 75c60f080e8a6903936327ce8ea0a90d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T10:19:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 20515091 bytes, checksum: 75c60f080e8a6903936327ce8ea0a90d (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / O presente trabalho objetivou-se na construção de um sistema automático de alimentação de biomassa para um gaseificador com reator do tipo concorrente. O processo de gaseificação apresenta-se como uma alternativa sustentável às fontes de energia não renováveis, causando menor impacto ambiental na geração de energia térmica ou elétrica. Porém, os reatores menores não apresentam um sistema contínuo de geração de energia, pois eles gaseificam apenas o que está contido internamente no reator. Quando essa carga de biomassa acaba é necessário abrir o gaseificador e enche-lo novamente, o que reiniciaria o processo. Portanto, para utilização na maioria das aplicações, a disponibilidade de energia térmica ou elétrica é necessária continuamente. Outra aplicação do sistema automático na alimentação é a facilidade de operação, ajudando a disseminar a tecnologia da gaseificação de biomassa. Com o problema exposto, foi feita a automação do processo de alimentação de biomassa, utilizando para isso, componentes de automação e instrumentação industrial. A lógica da alimentação da biomassa foi implementada em um controlador lógico programável (CLP) e sensores e atuadores serão responsáveis por passar informações do processo ao CLP e vise-versa. Foram feitos três testes para que pudesse ser observado o comportamento do sistema e também verificar a influência deste na gaseificação como um todo. Os resultados encontrados foram satisfatório para todos os testes, sendo que o sistema de automação proporcionou maior facilidade de operação do reator e a geração de gás combustível apresentou-se de forma intermitente, sem a necessidade de intervenção de operadores, excetuando para o enchimento do silo de armazenamento. O gás gerado apresenta boa qualidade e com PCI dentro dos valores teóricos esperados, sendo possível a aplicação na geração de energia térmica e elétrica em qualquer atividade agrícola. / This work aimed to the construction of an automatic biomass supply system for a gasifier with competitor type reactor. The gasification process is presented as a sustainable alternative to non-renewable energy sources, causing lower environmental impact to generate heat or electricity. However, the smaller reactors do not have a continuous system of power generation, they gasify just what is contained inside the reactor. When this biomass load just need to open the gasifier and fills it again, this would reinitiate the process. Therefore, for use in most applications the availability of thermal or electric energy is required continuously for the whole time, another application of the system in automatic feeding is ease of operation helping to spread the biomass gasification technology. With the exposed problem, the automation of the biomass feeding process was performed, using for this, automation components and industrial instrumentation. The biomass supply system logic was implemented in a programmable logic controller (PLC), and sensors and actuators will be responsible for passing process information to the PLC and vise- versa. Three tests were made for be observed system behavior and also check the influence of this on gasification as a whole. The results were satisfactory for all tests, with the automation system provided higher reactor ease of operation and the generation fuel gas, has performed intermittently without the need for operator intervention only for filling the storage silo. The generated gas made up of good quality and PCI within the theoretical expected values and practical application in the generation of thermal and electrical energy in any agricultural activity.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-20T12:51:29Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2403492 bytes, checksum: 34f1e455878b6ba4294d4a10ab0c8461 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-20T12:51:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2403492 bytes, checksum: 34f1e455878b6ba4294d4a10ab0c8461 (MD5) Previous issue date: 2003-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Na busca de dispositivos que convertam a energia da biomassa em energia térmica limpa, eficientemente, um sistema de gaseificação de fluxo contracorrente com combustor do gás produzido foi desenvolvido e avaliado para aquecimento direto do ar de secagem de produtos agrícolas que requerem ar quente, livre de fumaça e partículas.O sistema foi composto por um reator de gaseificação e uma câmara de combustão do gás produzido, ambos com trocadores de calor, cujo objetivo era aproveitar o calor dissipado e evitar acidentes por queimaduras. Visando diminuir danos térmicos, minimizar custos, facilitar a manutenção e simplificar a construção, partes do sistema foram construídas de alvenaria.O reator de gaseificação- combustão caracterizou-se positivamente por responder rapidamente ao reabastecimento, gaseificação contínua e regular do combustível na câmara de gaseificação, combustão ininterrupta do gás, manutenção da temperatura do ar aquecido e simplicidade nas operações do sistema.O sistema foi avaliado usando lenha de eucalipto como combustível e, também, pela variação das aberturas de 0,072, 0,092, 0,12 e 0,14 m 2 , para admissão de ar ambiente na câmara de combustão (trocador de calor 2). As vazões mássicas de ar quente variaram de 1,04 a 1,34 kg s -1 . e as temperaturas médias ficaram entre 50 e 73 oC. Na situação tomada como ideal para o funcionamento, a eficiência do sistema na primeira carga de combustível foi de 56 % no aquecimento de 1,34 kg s -1 de ar, com temperatura ambiente de 15 °C e UR de 64,7 % para 54 °C e consumo de 19,8 kg.h -1 de lenha. Na recarga, a eficiência foi de 71 % no aquecimento de 1,29 kg s -1 de ar, com temperatura ambiente de 23 °C e UR de 39,7 % para 63 °C, com consumo de 15,8 kg.h -1 de lenha. O dispositivo atendeu aos propósitos esperados, disponibilizando ar quente com as características requeridas pelos produtos agrícolas e com boa eficiência. / In the search of devices that transform the energy of biomass into clean thermal energy, an updraft gasification system with a combustor of the produced gas, was developed and evaluated for direct heating of the drying air of agricultural products. This process requires clean hot air, free from smoke and particulates. The system was composed by a gasification reactor and a combustion chamber of the produced gas, both with heat exchange, whose objective was to take advantage of the dissipated heat and also to avoid burning accidents. Seeking to decrease thermal damages, to minimize costs, to facilitate the maintenance and to simplify the construction, parts of the system were built of bricks .The gasification-combustion reactor was characterized positively by answering quickly to refills, continuous and regular gasification of the fuel in the reactors, uninterrupted combustion of the gas, maintenance of the temperature of the warm air and simplicity in the operations. the system were evaluated using eucalyptus firewood as fuel and with openings of 0,072, 0,092, 0,12 and 0,14 m 2 in the admission of ambient air in the combustion camera (heat exchange 2). The mass of heated air varied from 1,04 to 1,34 kg s -1 , and its average temperatures from 50 to 73oC. In the situation taking as ideal for the operation, the efficiency of the system, for first fuel load, was of 56%, heating 1,34 kg s -1 of air with ambient temperature from 15 °C and RH 64,7% up to 54 °C, with consumption of 19,8 kg.h -1 of firewood. Recharging the unit its efficiency raised up to 71%, heating 1,29 kg s -1 of air from ambient temperature of 23 °C and RH 39,7% to 63 °C, consuming 15,8 kg.h -1 of firewood. The device achieves expected performance, providing hot air with desired characteristics required for drying agricultural products with good efficiency. / Dissertação importada do Alexandria

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-30T17:47:01Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1004713 bytes, checksum: 59eca875a06167b035142faaf23cc55a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T17:47:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1004713 bytes, checksum: 59eca875a06167b035142faaf23cc55a (MD5) Previous issue date: 2005-08-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Dentre as formas de conversão da biomassa em energia térmica, a gasificação apresenta-se como promissora. É o processo no qual, devido à restrição no fornecimento do ar para a combustão completa do combustível, permite apenas a oxidação parcial a elevadas temperaturas e se tem, como conseqüência, a produção de um gás combustível. Neste trabalho ensaiou-se um gasificador de biomassa de fluxo concorrente de pequena escala, ao qual foi acoplada uma câmara de combustão dos gases visando à geração de ar quente limpo, que pode ser usado para secagem de produtos agrícolas, por exemplo. Foram realizados balanços de massa e energia do sistema e feita a comparação de sua eficiência térmica e global com as de fornalhas de fogo indireto. O dimensionamento foi feito usando-se os balanços de massa e energia para a potência estimada do gasificador. O combustível utilizado foi a lenha de eucalipto, em pedaços de diâmetro 6 ± 2 cm e comprimento 15 ± 5cm. Foram realizados cinco testes para avaliação do sistema. Os testes apresentaram uma duração média de 2h 10 min, e tempo médio de geração de gás de qualidade de 1h 50 min. Cerca de 2 a 3 minutos são necessários para gerar gases combustíveis e 20 minutos para atingir as condições ideais de funcionamento, em regime permanente. Os principais resultados foram: as temperaturas indicadas pelos termopares nas distintas zonas do reator foram as esperadas, isto é, da mesma ordem de grandeza daquelas obtidas por outros pesquisadores, conforme cita a literatura; o sistema gasificador/combustor apresentou eficiência térmica média para de 47,48%, consumo médio de 27,94 kg.h-1de lenha, umidade relativa do ar média de 74,15 %, velocidade do ar primário no reator de 0,85 m.s-1 e fator de ar médio de 40,91%; a eficiência global média do sistema foi de 75,77%, fato que nos permite concluir que há potencial de se melhorar esta eficiência e conseqüentemente, a eficiência térmica do conjunto reator/gasificador, com o uso de recuperadores de calor, etc; a eficiência global do sistema mostrou ser crescente a medida em que a duração dos testes aumentava, ou seja, quanto maior a duração do teste menor a perda, fato este relacionado à inércia térmica do sistema; o modelo quadrático foi o que melhor pode representar a eficiência do sistema em termos do fator de ar, por meio da equação Y = -25,101+3,3575X 0,0378X2, com R2 = 0,4284, sendo altamente significativo a 1% de probabilidade de erro; por meio da equação ajustada, o ponto de máxima eficiência técnica para a eficiência térmica foi de 49,45 %, para um fator de ar de 44,41 %; quando comparada com as fornalhas à lenha de fogo indireto, o sistema de gasificação de biomassa apresentou eficiência térmica superior as citadas pela literatura; o gradiente de temperatura entre o ar ambiente e o ar de secagem foi, em média de 74,94oC, o que pode ter contribuído para aumento das perdas pelo sistema; o reabastecimento do reator, feito com o sistema em pleno funcionamento, permite estabilidade e continuidade operacional do sistema; o sistema apresentou produção contínua e regular de gás para combustão, o que permitiu manter a geração de ar quente estável. Finalmente concluiu-se também que um sistema composto por um reator para gasificação de biomassas, de fluxo concorrente, acoplado a uma câmara para combustão dos gases, é capaz de gerar ar quente para a secagem de produtos agrícolas, isento de fumaça e impurezas, competindo com os métodos tradicionais de geração de calor. / O autor não apresentou resumo e título em inglês. Não foi localizado seu cpf. A versão impressa não confere totalmente com a digital.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-09-28T18:19:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Jarmison de Araújo Silva_Programa de pós-Graduação em Engenharia Mecânica_Centro de Tecnologia e .pdf: 2062372 bytes, checksum: 0382d3abc9db2bf28ffdcfe8a828adce (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T18:19:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Jarmison de Araújo Silva_Programa de pós-Graduação em Engenharia Mecânica_Centro de Tecnologia e .pdf: 2062372 bytes, checksum: 0382d3abc9db2bf28ffdcfe8a828adce (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / CAPES, PFRH / No cenário atual brasileiro a energia de biomassa aparece como uma oportunidade de singular importância por colaborar com um montante de aproximadamente 25% da oferta total de energia do país. Além da biomassa tradicional, contabilizada no balanço energético nacional, existe um grande potencial nos resíduos agrícolas, industriais e urbanos para fins energéticos. No uso da biomassa para fins energéticos, em particular a produção de eletricidade, podem ser utilizadas tecnologias que envolvem combustão direta da biomassa (ciclos a vapor, por exemplo) ou tecnologias que requerem a necessidade de conversão da biomassa em combustíveis líquidos ou gasosos antes da sua combustão. Exemplos do último caso são as tecnologias que fazem uso de gaseificação, biodigestão e pirólise. A grande vantagem na conversão de biomassa em combustíveis líquidos e gasosos é o aumento da flexibilidade de uso destes combustíveis em motores de combustão interna e turbinas a gás. Os processos termoquímicos da pirólise e a gaseificação podem ser definidos como a degradação térmica de qualquer material orgânico sólido na ausência total ou parcial de um agente oxidante, ou em uma quantidade tal que a oxidação não seja completa, dando origem a compostos químicos que tem potencial energético para serem utilizados como combustíveis se assim for requerido. O presente trabalho representa um estudo numérico do processo de gaseificação considerando uma modelagem que envolve equilíbrio químico e as equações de reações principais que atuam na transformação termoquímica via gaseificação. O modelo foi validado com resultados experimentais e aplicado a um estudo paramétrico envolvendo fontes de biomassa da região nordeste do Brasil, diferentes condições de temperatura de reação, dois diferentes agentes de gaseificação e variação da fração do agente de gaseificação em relação à biomassa. Os resultados mostram, entre outras conclusões, que o aumento da temperatura do reator aumenta a fração de H2 e CO em detrimento da formação de CH4. Este comportamento ocorre para os dois agentes de gaseificação utilizados (vapor e ar), embora com algumas diferenças nos valores das frações dos gases produzidos. Por sua vez, o aumento na fração do vapor como agente de gaseificação causa um aumento na produção de H2 e uma redução na produção de CO, enquanto que a produção de CH4 sofre pouco efeito pela variação da fração de vapor utilizado. O efeito do agente de gaseificação, para uma mesma fração em relação à biomassa, indica que a gaseificação com vapor de água produz uma maior fração de H2 e CH4 quando comparado à gaseificação com ar e o contrário acontece em relação à produção de CO. / In the Brazilian current scenario biomass energy appears as an opportunity of singular importance for collaborating with an amount of approximately 25% of total energy supply of the country. In addition to traditional biomass, accounted for in the national energy balance, there is great potential in agricultural, industrial and municipal waste for energy purposes. In the use of biomass for energy purposes, in particular for the production of electricity, may be used technologies involving direct biomass combustion (steam cycles, for example) or technologies that require the need for conversion of biomass into liquid or gaseous fuels before its combustion. Examples of this latter case are the technologies that make use of gasification and pyrolysis digestion. The great advantage of the conversion of biomass into liquid and gas is the increased flexibility of use of these fuels in internal combustion engines and gas turbine engines. The thermochemical processes of pyrolysis and gasification can be defined as the thermal degradation of any solid organic material in the total or partial absence of an oxidizing agent, or in such an amount that oxidation is not complete, giving rise to chemical compounds that have potential energy to be used as fuels if so required. This study is a numerical study of the gasification process considering a modeling involving chemical equilibrium and the main reaction equations that work in the thermochemical conversion via gasification. The model was validated with experimental results and applied to a parametric study of sources of biomass northeast region of Brazil, different reaction temperatures, two different gasification agents and varying the fraction of the gasification agent in relation to biomass. The results show, among other findings, that the increase in reactor temperature increases the fraction of CO and H2 instead of formation of CH4. This behavior occurs for both gasification agents used (steam and air), although with some differences in the values of fractions of produced gases. In turn, the increase in the fraction of steam as gasification agent causes an increase in H2 production and a reduction in CO production while producing CH4 undergoes little effect on the variation of the vapor fraction used. The effect of the gasification agent, to the same fraction in relation to the biomass gasification indicate that the water vapor produces a larger fraction of H2 and CH 4 when compared with air gasification and the reverse is the case for carbon monoxide production.

Orientador: Caio Glauco Sánchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T14:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_RenatoCruz_M.pdf: 25784234 bytes, checksum: ce1b9833db6f80c61b19cd8781d17a52 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O desafio da tecnologia de reforma de gás de gaseificação é realizar a conversão de alcatrão e particulados em um gás, pois estes contaminantes podem trazer diversos problemas ao sistema de gaseificação como entupimento de filtros e corrosão. Dentre os equipamentos e métodos para a reforma do gás de gaseificação, encontra-se o plasma. Neste trabalho foi projetado, construído e ensaiado um sistema de reforma de gás de gaseificação proveniente de um reator de gaseificação utilizando a tocha de plasma. O sistema de reforma a plasma é constituído pela tocha de plasma inserida na garganta de um tubo convergente-divergente instalado na tubulação de saída do reator de gaseificação. A fonte de alimentação da tocha de plasma é o modelo Powermax1250 e a tocha é o modelo T80M, ambos da marca Hypertherm. A tocha de plasma utiliza nitrogênio como gás de trabalho, opera com pressão de 4; 0 bar no modo arco elétrico com corrente contínua, plasma térmico, não-transferido e alcança temperaturas superiores a 1673 K em distâncias menores que 30 mm. Na gaseificação foi utilizada a serragem de Peroba e Garapeira, fator de ar de 0; 22, velocidade de fluidização de 0,57 m.s-1 e utilizou-se 550 mm de altura do leito fixo de areia quartzosa. A coleta de alcatrão e particulado foi adaptada da norma CEN/BT/TF 143 ("Biomass gasification - Tar and particules in product gases - sampling and analysis"). Nas condições estudadas e analisadas deste trabalho, o valor obtido para a vazão mássica de alcatrão e material particulado foi de (5; 26+0; 58)10-3 g.s-1 para a gaseificação convencional enquanto que para a gaseificação utilizando a tecnologia da reforma de plasma foi de (3; 97+0; 14)10-3 g.s-1, que representou uma redução de 24; 52 % / Abstract: The technologic challenge on reformation of gasification gas is to convert tar and particulate matter into gas, because they can cause various problems on gasification system as corrosion and filters clogging. Among the equipment and methods for gasification gas reformation, it is used the plasma. In this work was designed, built and tested a system for gasification gas reformation from a gasification reactor using a plasma torch. The plasma system is formed by plasma torch inserted in the throat of a convergent-divergent tube installed in the outlet pipe of the gasification reactor. The power supply of the plasma torch is Powermax1250 and the model T80M plasma torch, both from Hypertherm brand. The plasma torch uses nitrogen as working gas, operates at a pressure of 4; 0 bar with arc current mode, thermal plasma, non-transferred and reaches temperatures above 1673 K in distances of less than 30 mm. In the gasification was used Peroba and Garapeira sawdust, air factor 0:22, fluidization velocity 0,57 m.s-1and 550 mm height fixed bed of quartz sand. The tar and particulate collection was adapted from CEN/BT/TF 143 (Biomass gasification - tar and particules in product gases - sampling and analysis). Under the conditions studied and analyzed in this work, the value obtained for the mass flow of tar and particulate material was (5; 26+0; 58)10-3 g.s-1 for conventional gasification while for using the reformation of gasification gas was de (3; 97+0; 14)10-3 g.s-1, which represented a reduction of 24:52 % / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica